Co je kovoobrábění – druhy, vlastnosti a technologie

Kov je odolný a pružný materiál, který se používá ve všech oblastech strojírenství. Díky své všestrannosti se kovové výrobky snadno zpracovávají. Mohou mít téměř jakýkoli tvar a mají různé kvalitativní vlastnosti. Zpracováním podléhají jak jednotlivé díly, tak celé konstrukce, celky i kompletní produkty.

Kovoobrábění je proces působení na kov, který mění jeho fyzikální vlastnosti. Kovové díly po zpracování získávají požadovanou velikost a tvar a stávají se odolnějšími a pružnějšími.

Existuje několik druhů zpracování kovů. Závisí na tvrdosti slitiny, na tom, jak materiál reaguje na soustružení a řezání, na teplotě jeho kalení a tavení a na mnoha dalších vlastnostech kovu. Volba způsobu zpracování a konkrétní technologie bude záviset také na konečném úkolu, který musí hotový výrobek splnit. Podívejme se na hlavní typy zpracování kovů.

Obrábění

Nejběžnější typ zpracování kovů. Metoda je založena na postupném odstraňování vrstev kovu z obrobku. Výsledkem by měl být díl, který odpovídá zadaným výkresům: mít přesné rozměry a tvary se vzájemně umístěnými hranami a mít požadovaný stupeň drsnosti.

Výsledek práce je hrubý – odstranění přebytečného přídavku; a dokončovací práce – hotový díl, který má požadované geometrické rozměry. Po odstranění přebytečného kovu se tvoří hobliny.

Pro práci se používají různé stroje:

• Soustružení;
• Vrtání,
• Broušení a broušení profilů,
• Frézování;
• Křížové hoblování;
• Souřadnicové vyvrtávání a souřadnicové broušení;
• Rytina;
• Podání a další

Vrtání

Obrobek se připevní ke stolu pomocí svěráku nebo svorek → na vrtačku se připevní speciální nástroj → řemeslník spustí stroj a vrták vytvoří v obrobku otvor požadovaného průměru.

Otáčení

Obrobek se umístí do otočného sklíčidla → k soustruhu se připevní speciální nástroj → obsluha spustí stroj → obrobek se otočí kolem své osy → přebytečný kov se odebere pomocí fréz, vytvoří se kužel nebo válec dané velikosti.

Broušení

Pro broušení obrobků se používají abrazivní materiály různého stupně tvrdosti, nejčastěji kruhy s velkými částicemi. Zpracování lze provádět ručně nebo pomocí brusek. Broušení je zpravidla konečnou fází práce, kdy se díl uvede na přesnější rozměry a vyleští na požadovanou drsnost.

Frézování

Používá se k vytváření závitů, opracování konců a hran obrobku a vytváření zápichů na povrchu. Hlavním řezným prvkem je fréza, která se otáčí danou rychlostí. Na rozdíl od vrtání fréza neprořezává otvory, je určena k vytváření drážek a kanálů.

Otáčení

Provádí se pomocí speciálních soustruhů. Obrobek je upevněn v čelní desce nebo vřetenu během zpracování se pohybuje kolem své osy a tam a zpět. Ostré frézy odebírají kov z obrobku vrstvu po vrstvě; provádí se vyvrtávání, zahlubování, vrtání a soustružení požadovaného tvaru součásti.

Léčba tlakem

Na rozdíl od mechanických metod se tlakovou úpravou mění nejen vnější parametry materiálu, ale i jeho fyzikální a chemické vlastnosti. Podstatou metody je, že při silném tlaku, překračujícím hodnotu elasticity kovu, zaujmou atomy v krystalové mřížce jinou stabilní polohu. Díky tomu je možné dodat materiálu větší pružnost, pevnost, hladkost, odolnost vůči vnějším faktorům a další užitné vlastnosti.

Každý typ slitiny má své vlastní limity ohřevu a plastické deformace. V závislosti na fyzikálních parametrech kovu se používají různé způsoby zpracování: ohřev na teplotu rekrystalizace kovu nebo zpracování za studena.

Válcování za tepla a za studena

Obrobek je umístěn mezi dva válečky, které se pohybují paralelně k sobě a přitlačují jej z obou stran. V důsledku silného tření se tloušťka produktu snižuje a jeho povrch se stává hladkým a jednotným. Válcovaný kov je pevnější a odolnější proti ohýbání a roztahování. Metoda se často používá k vytváření bezešvých nosníků, plechových a trubkových dílů.

Lisování za tepla a za studena

Obrobek je umístěn do formy a pomocí silného lisu je vytlačován ven speciálními kanály. Výsledkem jsou dlouhé profilové díly. Lisování za tepla se používá pro křehké kovy obsahující nikl nebo titan. Studená – pro pružnější slitiny hliníku, mědi nebo cínu.

Objemové a plechové ražení

Při objemovém ražení se hotový výrobek vyrábí z polotovarů jednoduchého tvaru, jako jsou krychlové nebo kulové. Pro plech – z plechových přířezů. V obou případech se používá lis s razítkem. Pro každý produkt je vytvořena individuální konfigurace razítka.

Výkres

Obrobek je protažen otvorem v matrici požadovaného tvaru a podélně tažen. K tomuto účelu se používají speciální tahací stroje. Tato technologie se používá k výrobě dlouhých dílů s malým průměrem, jako je drát.

Kování

Před kováním se musí obrobek zahřát, dokud se kov nerozžhaví. Poté se na něj zatlačí pomocí lisu nebo speciálního kladiva a dostane požadovaný tvar. Kromě geometrických změn bude mít takový výrobek vyšší rázovou houževnatost a únavovou pevnost oceli.

Kombinované zpracování

Pokud nelze dosáhnout požadovaného výsledku pouze jednou metodou zpracování, odborníci používají několik přístupů najednou. Všechny způsoby zpracování lze kombinovat. V praxi se často kombinují metody válcování a ražení. To nám umožňuje vyrábět velké série stejných produktů v krátkém čase.

Svařování

Svařování se používá ke spojování kovových výrobků. Při svařování se díly zahřejí na plastickou teplotu, po které jsou sestaveny do jediné konstrukce. Výsledkem jsou trvalá spojení, která nelze přerušit. Pro svařování se používají různé typy svařovacích strojů. Mohou být manuální, poloautomatické a automatické.

Svařované spoje jsou: překrývající se, od konce ke konci, rohové a T-spoje.

Typy svařování jsou určeny zdrojem tepla:

• Plyn. Používá se plynový hořák;
• Chemický. Ke zvýšení teploty dochází v důsledku chemických reakcí;
• Elektrický kontakt. Elektrický proud prochází přímo po povrchu kovu a zahřívá jej;
• Elektrický oblouk. Svařovací stroj vytváří elektrický oblouk mezi elektrodou a zpracovávaným povrchem;

Casting

Aby kov přešel z pevného do kapalného skupenství, musí se zahřát na vysoké teploty. Pro každou slitinu bude bod tání jiný. Například cín se taví při 231 °C a železo při 1531 °C. K ohřevu kovových výrobků se proto používají speciální supervýkonné pece.

Ne všechny typy slitin jsou vhodné pro odlévání. Zpravidla se používají železné kovy, lehké a těžké neželezné kovy, ale i ušlechtilé kovy jako zlato, platina, palladium atd.

Existuje několik metod lití:

• Tradiční. Roztavený kov se nalije do formy vyrobené z písku nebo oceli;
• Vstřikování. Používá se pro odlévání dílů libovolného tvaru. Roztavený kov se nalévá do forem rychlostí 120 m/s;
• Nízkotlaké lití. Od předchozího způsobu se liší tím, že celý proces probíhá v utěsněné komoře, ve které se vytváří příliš nízký tlak inertního plynu;
• Injekce. Kovový prášek se smíchá s pojivem a poté se nalije do formy;
• Do země. Tvar budoucího výrobku je vytvořen z pískovo-jílové směsi, která je na několika místech propíchnuta jehlami, aby mohl unikat plyn. Do ní se nalije roztavený kov a nechá se ztuhnout;
• Do forem. Lití probíhá do kovových forem potažených nepřilnavou látkou.

Tepelné a chemické zpracování

Chemická úprava se používá k přípravě kovu pro následnou manipulaci. Princip fungování je jednoduchý: povrch výrobku je ošetřen chemikáliemi, které jej čistí od všech nečistot. Tepelné zpracování se zase nejčastěji používá k tomu, aby obrobek získal potřebné fyzikální a chemické vlastnosti.

Při chemickém zpracování je kov nasycen dusíkem, uhlíkem, borem nebo chromem. Díky tomu se výrobek stává odolnějším proti mechanickému poškození a vlhkosti a zvyšuje se jeho odolnost proti opotřebení a pevnost.

Druhy a úkoly tepelného zpracování:

• Žíhání. Zvyšuje plasticitu materiálu, snižuje jeho křehkost;
• Kalení. Zvyšuje tvrdost hotového výrobku;
• Stárnutí. Způsob zdobení povrchu, který neovlivňuje jiné kvality hotového výrobku;
• Normalizace. Snižuje velikost zrna kovu, zvyšuje tažnost obrobku.